菠蘿蜜種子主要化學(xué)成分和加工性能研究

尹道娟，張國(guó)治，薛 慧，范鴻雁，臺(tái)建祥，呂飛杰*

（1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物科學(xué)研究所，北京 100081；3.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 果樹(shù)所，海南 海口 570100）

0 前言

菠蘿蜜作為典型的熱帶水果之一，產(chǎn)量較高，目前對(duì)菠蘿蜜的加工利用主要是粗加工，直接鮮食其果肉，而果皮和種子均被丟棄，這樣既造成環(huán)境的污染，也降低了菠蘿蜜產(chǎn)業(yè)整體的經(jīng)濟(jì)效益.因此對(duì)菠蘿蜜種子的加工利用研究有助于菠蘿蜜副產(chǎn)物的綜合利用，提高菠蘿蜜產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值.同時(shí)，菠蘿蜜種子富含淀粉，蛋白質(zhì)含量也較高，可煮食或炒食[1]，若能作為糧食替代品利用，在一定程度上可以緩解糧食危機(jī).作者對(duì)菠蘿蜜種子的主要組成成分及18 種常見(jiàn)氨基酸進(jìn)行了檢測(cè)并對(duì)其加工性能進(jìn)行了研究，從而為其在食品加工業(yè)上的應(yīng)用提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

菠蘿蜜種子，購(gòu)于海南；α-淀粉酶：北京奧博星生物科技有限公司；冰醋酸、醋酸鈉、氫氧化鈉、酒石酸鈉、亞硫酸鈉、苯酚等試劑均為分析純.

1.2 儀器與設(shè)備

752 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；AL104 分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；FW177 中草藥粉碎機(jī)：天津泰斯特儀器有限公司；Kjieltec 8400 全自動(dòng)凱氏定氮儀：瑞士福斯公司；Sykam S-433D 型全自動(dòng)氨基酸分析儀：德國(guó)塞卡姆公司；DF205 電熱鼓風(fēng)干燥箱：北京西城醫(yī)療機(jī)械二廠；Sorvall RC-5C Plus 離心機(jī)：美國(guó)Sorvall 公司；HI98103 筆式pH 計(jì)：意大利Hanna 公司；HH-S21-4-S 電熱恒溫水浴鍋：上海博泰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 菠蘿蜜種子粉的制作

菠蘿蜜種子→去皮→切片→烘干→磨粉→過(guò)篩→菠蘿蜜種子粉.

1.3.2 菠蘿蜜種子淀粉的制備

取菠蘿蜜鮮種子置于打漿機(jī)中，反復(fù)打漿多次，漿液先靜置至其分層，然后依次用80 目、180 目紗布過(guò)濾；濾渣再打漿，過(guò)濾，至淀粉被充分析出.濾液以3 000 r/min 離心15 min，傾去上清液，并除去底部上層的有色物質(zhì)，再加入適量蒸餾水，離心，至底部沉淀密實(shí)且為白色或近乎白色為止，45 ℃下烘干.

1.3.3 菠蘿蜜中主要化學(xué)成分的測(cè)定

1.3.3.1 粗淀粉含量的測(cè)定

參照NY/T 11—1985 谷物籽粒中粗淀粉測(cè)定方法.

1.3.3.2 直鏈淀粉含量的測(cè)定

參照NY/T 55—1987 水稻、玉米、谷子籽粒直鏈淀粉測(cè)定法.

1.3.3.3 粗蛋白含量的測(cè)定

采用凱式定氮法.

1.3.3.4 粗脂肪的測(cè)定

參照GB/T 14772—2008.

1.3.3.5 還原糖含量的測(cè)定

參照GB/T 5009.7—2008.

1.3.3.6 水分含量的測(cè)定

水分測(cè)定采用直接干燥法，參照GB/T 5009.3—2010.

1.3.3.7 氨基酸的測(cè)定

采用氨基酸自動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)定.

1.3.4 菠蘿蜜種子粉加工性能的測(cè)定

1.3.4.1 黏度性能測(cè)定

采用快速黏度分析儀測(cè)定菠蘿蜜種子粉及其淀粉的黏度特性，并將菠蘿蜜種子粉的黏度與弱筋小麥粉、強(qiáng)筋小麥粉比較，同時(shí)將菠蘿蜜種子淀粉的黏度與玉米淀粉、馬鈴薯淀粉黏度進(jìn)行比較.

1.3.4.2 熱穩(wěn)定性測(cè)定

采用差示量熱掃描儀測(cè)定菠蘿蜜種子淀粉的熱穩(wěn)定性，并和玉米淀粉、馬鈴薯淀粉進(jìn)行比較.

1.3.5 體外消化試驗(yàn)

1.3.5.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

溶液的配制：1.0 g/mL 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備：稱取大于0.5 g 的葡萄糖，70 ℃干燥至恒質(zhì)量.然后準(zhǔn)確稱取0.5 g 葡萄糖于燒杯中，用蒸餾水溶解后，轉(zhuǎn)移至500 mL 的容量瓶中，定容，搖勻.

DNS 溶液的制備：稱取3，5-二硝基水楊酸1.575 g，將其溶于125 mL 0.27 g/mL 的酒石酸鈉熱溶液中，并向溶液中加入65.5 mL 2 mol/L 的NaOH 溶液，搖勻.再向其中加入1.25 g 結(jié)晶酚和1.25 g 亞硫酸鈉，搖勻，冷卻后用蒸餾水定容至250 mL，然后將其轉(zhuǎn)移至棕色試劑瓶中，放置1 周后備用.

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：取7 支25 mL 具塞的刻度試管，按表1 加入溶液和蒸餾水.在這些試管中各加入3，5-二硝基水楊酸溶液1.5 mL，搖勻后，沸水浴中加熱5 min，取出后用流動(dòng)水迅速冷卻至室溫，然后用蒸餾水定容至25 mL.搖勻后，利用分光光度計(jì)，以0 號(hào)試管調(diào)零，測(cè)定在540 nm 處的吸光值.再以葡萄糖質(zhì)量為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線.

表1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

1.3.5.2 樣品還原糖的測(cè)定

（1）試樣的制備：取5 支50 mL 離心管，分別編號(hào)0、1、2、3、4，然后各稱取0.16 g 菠蘿蜜種子淀粉樣品置于離心管中，然后向每支離心管加入8 mL pH 6.9 的醋酸鈉緩沖溶液，搖勻.再向編號(hào)為4 的離心管中加入α-淀粉酶0.20 g，搖勻后將其置于37 ℃水浴中，酶解4 h.3、2、1 號(hào)離心管分別在間隔1、2、3 h 時(shí)加入等量的酶，搖勻后置于同一水浴鍋中，并不時(shí)振蕩搖勻.之后以5 000 r/min離心10 min，離心3 次，并將各管各次上清液合并置于50 mL 容量瓶中，以蒸餾水定容，搖勻，以3，5—二硝基水楊酸法測(cè)定還原糖的含量.

（2）樣品中還原糖的測(cè)定：取6 支25 mL 具塞試管，其中5 支分別編號(hào)0、1、2、3、4，并向這5 支試管中分別加入蒸餾水和樣液各1 mL，DNS 溶液1.5 mL，搖勻.另一支試管做空白對(duì)照，加入蒸餾水2 mL 和DNS 溶液1.5 mL.搖勻后，將試管置于沸水浴中加熱5 min，取出后用流動(dòng)水迅速冷卻至室溫.然后用蒸餾水定容至25 mL，搖勻，利用分光光度計(jì)，以空白對(duì)照試管調(diào)零，測(cè)定在540 nm處的吸光值.再根據(jù)測(cè)定結(jié)果，由葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線算出相應(yīng)的葡萄糖質(zhì)量，計(jì)算出轉(zhuǎn)化葡萄糖所占的百分比.

2 結(jié)果與分析

2.1 菠蘿蜜種子粉營(yíng)養(yǎng)性能評(píng)價(jià)

2.1.1 菠蘿蜜種子粉主要化學(xué)成分比較

菠蘿蜜種子粉的主要化學(xué)成分含量與小麥粉對(duì)比，如表2 所示.

表2 菠蘿蜜種子粉與小麥粉的化學(xué)成分比較 %

從表2 可以看出，菠蘿蜜種子粉的主要化學(xué)成分含量與小麥粉接近，菠蘿蜜種子與小麥粉的主要化學(xué)成分均為淀粉，含量均達(dá)到60%以上.菠蘿蜜種子粉的蛋白質(zhì)含量高于小麥粉，達(dá)到12%以上，而還原糖含量則低于小麥粉，二者的脂肪含量均較低，不到1.5%，屬于低脂食品原料.

碳水化合物是人體生命活動(dòng)的主要能量來(lái)源，是機(jī)體不可缺少的重要物質(zhì).菠蘿蜜種子粉富含淀粉，因此可以作為碳水化合物的來(lái)源來(lái)利用.同時(shí)，菠蘿蜜種子蛋白質(zhì)含量較高，能夠很好地提供蛋白源.所以，菠蘿蜜種子可以成為一種糧食資源，為人們提供足夠的能量和營(yíng)養(yǎng).

2.1.2 直鏈淀粉與支鏈淀粉含量

菠蘿蜜種子粉與其他作物的直鏈/支鏈淀粉比值如表3 所示.

表3 菠蘿蜜種子粉與其他作物的直鏈/支鏈淀粉比值

由表3 可以看出，菠蘿蜜種子粉中直鏈淀粉含量較高，淀粉中直鏈淀粉與支鏈淀粉含量直接影響其加工性能，如糊化性質(zhì)，黏度性質(zhì)[2].此外直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例還影響其加工工藝及制品的品質(zhì)，限制其使用范圍.菠蘿蜜種子直鏈淀粉含量較高，且是高淀粉原料，可以用來(lái)生產(chǎn)抗性淀粉[3].

2.1.3 菠蘿蜜種子粉與其他作物氨基酸含量（表4）

表4 菠蘿蜜種子粉與其他作物氨基酸的含量g/100g

從表4 可以看出，菠蘿蜜種子粉中18 種氨基酸的含量整體上比小麥粉、馬鈴薯高，這是因?yàn)椴ぬ}蜜種子中蛋白質(zhì)含量較高.菠蘿蜜種子粉中除各氨基酸含量相對(duì)較高外，8 種必需氨基酸占總氨基酸的比例也較高，接近50%.

氨基酸分（Amino acid score，AAS）是FAO/WHO 于1973 年提出的氨基酸評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式，也是目前應(yīng)用較為廣泛的一種食物蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)方法，表示的是被測(cè)食物每克氮或蛋白質(zhì)氨基酸含量與參考蛋白質(zhì)氨基酸含量的比值，意義是被測(cè)食物每克氮或蛋白質(zhì)氨基酸含量與參考蛋白質(zhì)氨基酸含量的接近程度，比值較低者為限制氨基酸[4].作者參照此評(píng)分模式計(jì)算菠蘿蜜種子蛋白的氨基酸分（AAS）和必需氨基酸指數(shù)（EAAI），對(duì)菠蘿蜜種子蛋白營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算公式為：

式中：aa1，aa2，aa3，…，aai分別為試驗(yàn)蛋白質(zhì)中必需氨基酸的比率（A/E）（指某種必需氨基酸占必需氨基酸總量的百分?jǐn)?shù)）；AA1，AA2，AA3，…，AAi分別為參考蛋白中的必需氨基酸比率；n 為必需氨基酸個(gè)數(shù)，當(dāng)n=6～12 時(shí)，EAAI＞0.95 為優(yōu)質(zhì)蛋白源，0.86 ＜EAAI ≤0.95為良好蛋白源，0.75 ＜EAAI ≤0.86 為可用蛋白源，EAAI＜0.75 為不適蛋白源[5].文中n=8.計(jì)算所得菠蘿蜜種子氨基酸評(píng)分及必需氨基酸指數(shù)如表5 所示.

表5 菠蘿蜜種子氨基酸評(píng)分及必需氨基酸指數(shù)

由表5 可以看出，菠蘿蜜種子蛋白質(zhì)氨基酸含量除蛋氨酸和胱氨酸總量低于FAO/WHO 標(biāo)準(zhǔn)外，其他必需氨基酸含量基本均符合標(biāo)準(zhǔn)，其中苯丙氨酸和酪氨酸的含量超出標(biāo)準(zhǔn)1 倍多.蛋氨酸和胱氨酸為第一限制氨基酸，亮氨酸為第二限制氨基酸.在使用時(shí)可搭配食用一些蛋氨酸、胱氨酸和亮氨酸含量豐富的食物，如玉米面等，以使氨基酸更均衡.

菠蘿蜜種子蛋白EAAI=1.15＞0.95，由此可見(jiàn)，菠蘿蜜種子蛋白是優(yōu)質(zhì)蛋白源，能為人體提供豐富的營(yíng)養(yǎng).

2.2 菠蘿蜜種子粉加工性能評(píng)價(jià)

2.2.1 黏度性能

菠蘿蜜種子粉與強(qiáng)筋小麥粉、弱筋小麥粉黏度曲線對(duì)比如圖1 所示.

圖1 菠蘿蜜種子粉、弱筋面粉和強(qiáng)筋面粉的黏度曲線

由圖1 可以看出，菠蘿蜜種子粉峰值黏度介于弱筋小麥粉和強(qiáng)筋小麥粉之間，最終黏度高于弱筋小麥粉和強(qiáng)筋小麥粉，黏度曲線的整體趨勢(shì)更接近弱筋小麥粉，這說(shuō)明菠蘿蜜種子粉的黏度特性和弱筋小麥粉相似.菠蘿蜜種子淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的黏度曲線如圖2 所示.

圖2 菠蘿蜜種子淀粉、馬鈴薯淀粉和玉米淀粉的黏度曲線

由圖2 可以看出，菠蘿蜜種子淀粉黏度低于馬鈴薯和玉米淀粉黏度，更接近于玉米淀粉.峰值時(shí)間長(zhǎng)，這說(shuō)明菠蘿蜜種子淀粉較難糊化.保溫時(shí)，菠蘿蜜種子淀粉黏度變化不大，說(shuō)明其熱穩(wěn)定性好.冷卻時(shí)，黏度繼續(xù)上升，說(shuō)明其凝膠性好[6].

2.2.2 熱穩(wěn)定性（圖3）

由圖3 可以看出，菠蘿蜜種子淀粉的糊化起始溫度，終止溫度，糊化焓變等均小于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉，這可能是因?yàn)榈矸垲w粒結(jié)構(gòu)及直鏈淀粉的含量的不同.

圖3 菠蘿蜜種子淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉的熱穩(wěn)定性

2.2.3 菠蘿蜜種子粉體外消化特性

2.2.3.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖4）

圖4 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2.3.2 菠蘿蜜種子淀粉的體外消化情況

淀粉類食物所含淀粉的消化情況直接影響其被人體消化吸收利用的情況，現(xiàn)對(duì)菠蘿蜜種子淀粉做體外消化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果以菠蘿蜜種子淀粉在α-淀粉酶作用下轉(zhuǎn)化為葡萄糖的百分比表示.菠蘿蜜種子淀粉在0～4 h 的酶解情況（以還原糖的百分含量表示）如表6 所示.

表6 菠蘿蜜種子淀粉在0～4 h 的酶解情況

由表6 可以看出，菠蘿蜜種子淀粉的酶解情況比玉米淀粉差，說(shuō)明菠蘿蜜種子難消化[7].

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)菠蘿蜜種子粉的主要化學(xué)成分、18 種氨基酸及其加工性能的測(cè)定，得出結(jié)論為：

（1）菠蘿蜜種子富含淀粉，是碳水化合物的重要來(lái)源；蛋白質(zhì)含量較高，且氨基酸組成較為合理，是優(yōu)質(zhì)蛋白源，基本能夠滿足人體的需求.

（2）菠蘿蜜種子粉黏度特性和弱筋小麥粉接近，故菠蘿蜜種子粉不宜用作面條、面包等對(duì)黏彈性要求較高的食品，可嘗試開(kāi)發(fā)餅干、糕點(diǎn)類食品.

（3）菠蘿蜜種子淀粉較難糊化，且糊黏度低，但熱穩(wěn)定性好，凝膠性好.

（4）菠蘿蜜種子粉中直鏈淀粉含量較高，可嘗試用來(lái)生產(chǎn)抗性淀粉.

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